本实用新型专利技术公开了一种模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置，包括：氩气瓶、二氧化碳气瓶、杂质气体气瓶、气体混配器、容器和反应釜；所述的氩气瓶与反应釜下部的进气管连接；所述的二氧化碳气瓶和杂质气体气瓶均与气体混配器连接，气体混配器通过管道与盛有去离子水的容器连接，容器上设置有蒸汽蒸发器；容器的出气管与反应釜的进气管连接；所述的反应釜内部设置有用于悬挂试验的试样架，其外部设置有加热单元；反应釜的上部设置有出气管。本实用新型专利技术能够真实模拟超临界二氧化碳输送管道的服役工况，并可研究杂质气体、水蒸汽含量对超临界二氧化碳腐蚀的影响，提高金属腐蚀试验评价的准确性和有效性。
【技术实现步骤摘要】
模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置
本技术属于金属腐蚀实验
，特别涉及一种模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置。
技术介绍
近些年来，能源供应和气候变化成为制约全球经济发展的关键问题。特别是温室气体的过度排放，使得全球气候变暖，严重影响着经济建设和民众生活。CCUS(即Carboncapture,utilizationandstorage的简写)是国际范围内应对碳排放和温室效应的一种主流技术，包括了碳的捕获、利用和封存。具体来讲，CCUS是将二氧化碳从电厂、煤化等工业或其他排放源分离出来，经富集、压缩并运输到特定地点，注入储层封存以实现被捕集的二氧化碳与大气长期分离。据国际能源组织估算，CCUS技术有望在全球范围内减少20％以上的碳排放。在我国，煤化工、钢铁、水泥等高排放行业的温室气体减排任务重，因此CCUS技术的应用前景非常广泛。另外，在石油天然气工业中，二氧化碳驱油以提高采收率的技术实践也得到推广应用。因此，CCUS技术对我国中长期应对气候变化、推进低碳发展具有非常重要的意义。尽管如此，二氧化碳对金属管道的腐蚀问题不容忽视。特别是，超临界二氧化碳在输送和注采过程中，金属管道的腐蚀问题层出不穷。另外，二氧化碳来源的不同，其杂质含量也不尽相同，杂质对腐蚀的影响也比较复杂。这是目前影响CCUS技术发展的主要问题。所谓超临界二氧化碳，指纯的二氧化碳的压力和温度同时超过其临界值(7.38MPa、31.4℃)时所处的稳定的单一相态，其具有一些独特的性质，如密度与液体接近、黏度小、扩散系数大等。这些独特的性质使得其对金属管道的腐蚀机理也不同于常见的二氧化碳腐蚀。因此，研究超临界二氧化碳的腐蚀受到众多学者的关注。受限于传统的反应釜的结构和功能限制，目前常见的所谓的“超临界二氧化碳”环境有两种：一种是将试样浸泡在溶液中，然后通入二氧化碳使其超过临界点的温度和压力；另一种是将试样悬挂在溶液上方，再通入二氧化碳使其超过临界点的温度和压力。第一种环境远远偏离超临界二氧化碳输送管道的服役环境，由于试样浸没在溶液中，所以腐蚀相对严重很多。第二种环境相对接近于超临界二氧化碳输送管道的服役环境，但存在两个问题：一是密封环境中二氧化碳消耗的问题，二是二氧化碳中水含量不能有效地、明确地控制的问题。因此，通过这两种模拟环境所得到的试验规律不能有效代表超临界二氧化碳输送管道的服役情况，其偏差之大甚至可能导致试验结果的无效。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置，能够真实模拟超临界二氧化碳输送管道的服役环境，并且能实现杂质气体和水蒸汽含量的定量引入，提高模拟试验的针对性、准确性和有效性。本技术采用以下技术方案：一种模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置，包括：氩气瓶、二氧化碳气瓶、杂质气体气瓶、气体混配器、容器和反应釜；所述的氩气瓶与反应釜下部的进气管连接；所述的二氧化碳气瓶和杂质气体气瓶均与气体混配器连接，气体混配器通过管道与盛有去离子水的容器连接，容器上设置有蒸汽蒸发器；容器的出气管与反应釜的进气管连接；所述的反应釜内部设置有用于悬挂试样的试样架，其外部设置有加热单元；反应釜的上部设置有出气管。优选地，所述的氩气瓶经第一减压阀和三通阀与反应釜连接。优选地，所述的二氧化碳气瓶和杂质气体气瓶分别经第二减压阀和第三减压阀与气体混配器连接。优选地，所述的蒸汽蒸发器包括第一加热器、第一热电偶和第一控温器，第一加热器设置在容器底部，第一热电偶设置在容器内，第一控温器与第一热电偶电连接。优选地，所述的容器的出气管上设置有增压泵。优选地，所述的容器的出气管和反应釜的进气管通过与三通阀连接，反应釜的进气管为保温管。优选地，所述的加热单元包括预热管束、第二加热器、第二热电偶和第二控温器，预热管束内嵌在反应釜内腔，试样架设置在预热管束内，第二加热器内嵌在反应釜外壁，第二热电偶设置在预热管束内，第二热电偶与第二控温器电连接。优选地，所述的反应釜的出气管上设置有控制阀和压力表。优选地，所述的反应釜的出气管依次连接第一级吸收溶液槽和第二级吸收溶液槽，第二级吸收溶液槽的出口排空。与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：本技术用于模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置，所述氩气瓶经过三通阀与反应釜相连，用于试验前排出反应釜中的空气；所述的二氧化碳气瓶和杂质气体气瓶，经气体混配器配制成混合气体，经蒸汽蒸发器携带一定含量的水蒸汽，再经三通阀与反应釜相连，能够实现含一定水蒸汽的混合二氧化碳气体的超临界状态；所述的试样垂直悬挂在试样架上，超临界二氧化碳的流动方向与试样的主要观察面保持平行，完全模拟超临界二氧化碳输送管道的服役工况；所述的混合气体经反应釜出口后，经过两级吸收溶液进行化学处理，防止对人员和空气造成危害。本技术结构简单、易于组装，操作方便，造价低廉，能够真实模拟超临界二氧化碳输送管道的服役工况，并可研究杂质气体、水蒸汽含量、流速等参数对超临界二氧化碳腐蚀的影响，有效解决当前因试验条件偏差而引入的假性试验规律，提高金属腐蚀试验评价的准确性和有效性。进一步的，二氧化碳可与其他气体经气体混配器进行混合，并可定量控制其他气体的含量。进一步的，超临界二氧化碳中的含水量可通过第一控温器控制去离子水的温度而进行调控，并可精确计算其水蒸汽的含量。进一步的，超临界二氧化碳的流动方向与试样的主要观察面保持平行，可真实模拟超临界二氧化碳输送管道的服役环境。本技术还提供了一种用于腐蚀试验的试验方法，分为三步：第一步是利用氩气驱除反应釜中的空气；第二步是将二氧化碳或者二氧化碳与其他气体经气体混配器形成的混合气体通入蒸汽蒸发器，通过温度控制气体中的含水量，并经气体增压泵将携带一定水蒸汽的气体增压输送至经加热至目标温度的反应釜中，流向与试样的主要观察面保持平行，通过调控反应釜出口的控制阀，使得反应釜内的压力达到目标值，并通过第四压力表显示出来，流出的气体经两级吸收溶液槽进行化学处理；第三步，试验结束后，重复第一步，利用氩气驱除反应釜中的反应气体，关闭加热装置，待反应釜内的温度降低至室温后，取出试样进行其它相关分析。本技术的试验方法通过控制混合气体的比例，及水蒸气含量，有效地模拟超临界二氧化碳腐蚀环境，为输送管道腐蚀试验提供真实的仿真效果，测试结果更加真实有效，提高模拟试验的针对性、准确性和有效性。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术提供的模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置的示意图。其中：1.氩气瓶；2.二氧化碳气瓶；3.杂质气体气瓶；4.第一压力表；5.第二压力表；6.第三压力表；7.第一减压阀；8.第二减压阀；9.第三减压阀；10.气体混配器；11.三通阀；12.气体增压泵；13.盛有去离子水的容器；14.第一加本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置，其特征在于，包括：氩气瓶(1)、二氧化碳气瓶(2)、杂质气体气瓶(3)、气体混配器(10)、容器(13)和反应釜(19)；/n所述的氩气瓶(1)与反应釜(19)下部的进气管连接；/n所述的二氧化碳气瓶(2)和杂质气体气瓶(3)均与气体混配器(10)连接，气体混配器(10)通过管道与盛有去离子水的容器(13)连接，容器(13)上设置有蒸汽蒸发器；容器(13)的出气管与反应釜(19)的进气管连接；/n所述的反应釜(19)内部设置有用于悬挂试样(20)的试样架(18)，其外部设置有加热单元；反应釜(19)的上部设置有出气管。/n
【技术特征摘要】
1.一种模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置，其特征在于，包括：氩气瓶(1)、二氧化碳气瓶(2)、杂质气体气瓶(3)、气体混配器(10)、容器(13)和反应釜(19)；
所述的氩气瓶(1)与反应釜(19)下部的进气管连接；
所述的二氧化碳气瓶(2)和杂质气体气瓶(3)均与气体混配器(10)连接，气体混配器(10)通过管道与盛有去离子水的容器(13)连接，容器(13)上设置有蒸汽蒸发器；容器(13)的出气管与反应釜(19)的进气管连接；
所述的反应釜(19)内部设置有用于悬挂试样(20)的试样架(18)，其外部设置有加热单元；反应釜(19)的上部设置有出气管。
2.根据权利要求1所述的一种模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置，其特征在于，所述的氩气瓶(1)经第一减压阀(7)和三通阀(11)与反应釜(19)连接。
3.根据权利要求1所述的一种模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置，其特征在于，所述的二氧化碳气瓶(2)和杂质气体气瓶(3)分别经第二减压阀(8)和第三减压阀(9)与气体混配器(10)连接。
4.根据权利要求1或3所述的一种模拟超临界二氧化碳输送管道腐蚀的试验装置，其特征在于，所述的蒸汽蒸发器包括第一加热器(14)、第一热电偶(15)和第一控温器(16)，第一加热器(14)设置在容器(13)底部，第一热电偶(15)设置在容器(13)内，...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁军涛，赵密锋，马磊，熊茂县，蔡锐，付安庆，尹成先，范磊，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11
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